DE60310420T2 - METHOD FOR PRODUCING DOPED OXID MATERIAL - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING DOPED OXID MATERIAL Download PDF

Info

Publication number
DE60310420T2
DE60310420T2 DE60310420T DE60310420T DE60310420T2 DE 60310420 T2 DE60310420 T2 DE 60310420T2 DE 60310420 T DE60310420 T DE 60310420T DE 60310420 T DE60310420 T DE 60310420T DE 60310420 T2 DE60310420 T2 DE 60310420T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactants
gas flow
oxidic
particles
glass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60310420T
Other languages
German (de)
Other versions
DE60310420D1 (en
Inventor
Kauko Janka
Markku Rajala
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liekki Oy
Original Assignee
Liekki Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liekki Oy filed Critical Liekki Oy
Publication of DE60310420D1 publication Critical patent/DE60310420D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE60310420T2 publication Critical patent/DE60310420T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/018Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD] by glass deposition on a glass substrate, e.g. by inside-, modified-, plasma-, or plasma modified- chemical vapour deposition [ICVD, MCVD, PCVD, PMCVD], i.e. by thin layer coating on the inside or outside of a glass tube or on a glass rod
    • C03B37/01807Reactant delivery systems, e.g. reactant deposition burners
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • C01G23/006Alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G25/00Compounds of zirconium
    • C01G25/006Compounds containing, besides zirconium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/10Forming beads
    • C03B19/1005Forming solid beads
    • C03B19/106Forming solid beads by chemical vapour deposition; by liquid phase reaction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/14Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
    • C03B19/1415Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B37/00Manufacture or treatment of flakes, fibres, or filaments from softened glass, minerals, or slags
    • C03B37/01Manufacture of glass fibres or filaments
    • C03B37/012Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments
    • C03B37/014Manufacture of preforms for drawing fibres or filaments made entirely or partially by chemical means, e.g. vapour phase deposition of bulk porous glass either by outside vapour deposition [OVD], or by outside vapour phase oxidation [OVPO] or by vapour axial deposition [VAD]
    • C03B37/01413Reactant delivery systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/08Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/20Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine
    • C03B2201/28Doped silica-based glasses doped with non-metals other than boron or fluorine doped with phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/31Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with germanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/32Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2201/00Type of glass produced
    • C03B2201/06Doped silica-based glasses
    • C03B2201/30Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi
    • C03B2201/34Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers
    • C03B2201/36Doped silica-based glasses doped with metals, e.g. Ga, Sn, Sb, Pb or Bi doped with rare earth metals, i.e. with Sc, Y or lanthanides, e.g. for laser-amplifiers doped with rare earth metals and aluminium, e.g. Er-Al co-doped
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2207/00Glass deposition burners
    • C03B2207/30For glass precursor of non-standard type, e.g. solid SiH3F
    • C03B2207/32Non-halide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Glass Melting And Manufacturing (AREA)
  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

A method for preparing doped oxide material, in which method substantially all the reactants forming the oxide material are brought to a vaporous reduced form in the gas phase and after this to react with each other in order to form oxide particles. The reactants in vaporous and reduced form are mixed together to a gas flow of reactants, which gas flow is further condensated fast in such a manner that substantially all the component parts of the reactants reach a supersaturated state substantially simultaneously by forming oxide particles in such a manner that there is no time to reach chemical phase balances.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dotiertem oxidischen Material nach dem Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1.The The invention relates to a process for the production of doped oxidic Material according to the preamble of appended claim 1.

Eine wichtige Verwendung findet dotiertes Glasmaterial bei den Lichtverstärkungswellenleitern, wie zum Beispiel aktiven optischen Fasern, deren lichtverstärkende Eigenschaften auf der Anwendung von stimulierter Emission basieren. Um stimulierte Emissionen zu ermöglichen, sind das Glasmaterial im Kern der aktiven optischen Faser und möglicherweise die den Kern umgebende Mantelschicht mit Dotiersubstanzen dotiert, bei denen es sich um seltene Erdmetalle, zum Beispiel um Erbium, handelt. Zusätzlich zu optischen Fasern kann das dotierte Glasmaterial auch in verschiedenen Arten von optischen planaren Wellenleitern verwendet werden.A important use finds doped glass material in the light amplification waveguides, such as for example, active optical fibers whose light-amplifying properties based on the application of stimulated emission. To stimulated emissions to enable are the glass material in the core of the active optical fiber and possibly the cladding layer surrounding the core doped with dopants, which are rare earth metals, for example Erbium, is. additionally To optical fibers, the doped glass material in different Types of optical planar waveguides are used.

Die aktiven, optischen Fasern werden durch Ziehen von Glas zu optischen Fasern aus einer Faserpreform hergestellt, wobei die Faserpreform auf viele verschiedene Weisen hergestellt werden kann. Ein üblicherweise verwendetes Verfahren zur Herstellung einer Faserpreform besteht darin, Glasmaterial um einen Dorn oder ein entsprechendes, drehbar angeordnetes Substrat mittels Flammhydrolyseabscheidung (FHD „Flame Hydrolysis Deposition") aufzuwachsen. Wenn das obengenannte Aufwachsen vom Außenumfang der Faserpreform aus durchgeführt wird, wird es in diesem Zusammenhang oft als so genanntes OVD-Verfahren (Outer Vapour desposition (Verfahren zur Aufdampfung von außen) bezeichnet. Das FHD-Verfahren wird auch beim Bilden von Glasschichten verwendet, die bei optischen planaren Wellenleitern auf einem planaren Substrat erforderlich sind.The Active optical fibers become optical by pulling glass Fibers made from a Faserpreform, wherein the Faserpreform can be made in many different ways. A usual used method for producing a Faserpreform is therein, glass material around a mandrel or a corresponding, rotatably arranged Growing substrate by means of flame hydrolysis deposition (FHD "Flame Hydrolysis Deposition") the above-mentioned growing from the outer periphery of the Faserpreform carried out from In this context, it is often called a so-called OVD procedure (Outer Vapor desposition (method of evaporation from outside) referred to. The FHD process is also used in forming glass layers, that in optical planar waveguides on a planar substrate required are.

Beim FHD-Verfahren wird üblicherweise eine Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme als thermischer Reaktor verwendet, und die bei der Herstellung von Glasmaterial verwendeten glasbildenden Grundmaterialien, wie zum Beispiel Silizium- oder Germaniumtetrachlorid, werden dem Brenner und der Flamme üblicherweise in einem dampfförmigen Zustand zugeführt. Die Dotiersubstanzen des Glasmaterials, wie zum Beispiel Erbium, werden dem Brenner und der Flamme üblicherweise mit Trägergasen als Dampf- oder Aerosoltröpfchen zugeführt, die entsprechend entweder durch Verdampfen oder Spritzen aus den Flüssigkeit enthaltenden Dotiersubstanzen gebildet werden.At the FHD method becomes common a hydrogen-oxygen flame used as a thermal reactor, and in the production of glass material used glass-forming base materials, such as silicon or germanium tetrachloride, become the burner and the flame usually in a vaporous Condition supplied. The dopants of the glass material, such as Erbium, become the Brenner and the flame usually with carrier gases as vapor or aerosol droplets supplied the corresponding either by evaporation or spraying from the liquid containing dopants are formed.

Gemäß der vom Anmelder entwickelten Lösung können die Dotiersubstanzen alternativ entlang des gesamten Wegs zum Brenner in flüssiger Form gefördert werden und z.B. mittels Verwendung von Wasserstoffströmung als Aerosoltröpfchen nicht eher zerstäubt werden, bevor nicht die unmittelbare Umgebung der Flamme erreicht ist. Dieses Verfahren, das zum Beispiel in der früheren Veröffentlichung WO 00/20346 A1 des Anmelders detaillierter beschrieben wird und das als eine Weiterentwicklung des herkömmlichen FHD-Verfahrens betrachtet werden kann, wird später als Flüssigkeits-Flammen-Spritzen bezeichnet werden.According to the of Applicant developed solution can the dopants alternatively along the entire path to the burner in liquid Form promoted and e.g. by using hydrogen flow as aerosol droplets not sputtered before reaching the immediate vicinity of the flame is. This method, for example, in the earlier publication WO 00/20346 A1 of the applicant is described in more detail and the considered as a development of the conventional FHD method can be, will later as a liquid flame spraying be designated.

In der beim FHD- oder dem Flüssigkeits-Flammen-Spritz-Verfahren als thermischer Reaktor wirkenden Flamme bilden die Grundmaterialien und Dotiersubstanzen ferner Aerosolpartikel, wobei die Aerosolpartikel dem zu beschichtenden Substrat zugeführt werden, und so eine dotierte, poröse Glasmaterialbeschichtung bilden. Diese Aerosolpartikel werden in der Literatur im Englischen oft als „glass soot" bezeichnet. Wenn auf dem Dorn oder einem anderen Substrat eine geeignete Überzugsschicht aus porösem Glasmaterial aufgewachsen worden ist, wird die vorstehend genannte Überzugsschicht durch Wärmebehandlung des Substrats bei einer geeignet hohen Temperatur in ein Dichtglas gesintert.In in the FHD or liquid flame spraying process acting as a thermal reactor flame form the base materials and Dopants further aerosol particles, wherein the aerosol particles be supplied to the substrate to be coated, and so a doped, porous glass material coating form. These aerosol particles are in the literature in English often referred to as "glass soot" on the mandrel or other substrate from a suitable coating layer porous Glass material has grown, the above-mentioned coating layer by heat treatment of the substrate at a suitably high temperature in a sealing glass sintered.

Ferner ist ein so genanntes Lösungsdotierverfahren bekannt, wobei bei diesem Verfahren eine nur aus Grundmaterialien aufgewachsene Faserpreform vor dem Sintern, lediglich nach dem Aufwachsen der Faserpreform, in eine Dotiersubstanzen enthaltende Lösung getaucht wird.Further is a so-called solution doping method known, wherein in this method one only of base materials Grown Faserpreform before sintering, only after growing the Faserpreform, dipped in a dopant-containing solution becomes.

Seltene Erdmetalle lösen sich schwer in Quarzglas auf und machen es erforderlich, dass zum Beispiel die Struktur von auf SiO2 basierendem Glas durch Hinzufügen eines geeigneten Oxids zum Glas verändert wird. Zu den für diese Zwecke geeigneten Oxiden zählen zum Beispiel Al2O3, La2O3, Yb2O3, GeO2 oder P2O5. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Oxid um Aluminiumoxid Al2O3, das gleichzeitig den Brechungsindex des Glases erhöht.Rare earth metals are difficult to dissolve in quartz glass and require that, for example, the structure of SiO 2 -based glass be changed by adding a suitable oxide to the glass. Suitable oxides for these purposes include, for example, Al 2 O 3 , La 2 O 3 , Yb 2 O 3 , GeO 2 or P 2 O 5 . Preferably, this oxide is alumina Al 2 O 3 , which simultaneously increases the refractive index of the glass.

Beim Dotieren des Kerns einer optischen Faser (oder eines anderen Wellenleiters) mit einem seltenen Erdmetall wird durch das Aluminiumoxid gleichzeitig eine Erhöhung des Brechungsindex des Kerns in Bezug auf die Mantelschicht erreicht, was notwenig ist, um die Funktionsweise der optischen Faser zu verwirklichen. In dem Flüssigkeits-Flammen-Spritzverfahren des Anmelders wird das Aluminium durch Zerstäuben von in einer geeigneten Flüssigkeit gelöstem Aluminiumchlorid zur Flamme hinzugefügt. Zu den für diesen Zweck geeigneten Flüssigkeiten zählen zum Beispiel Wasser, organische Lösungsmittel, wie z.B. Ethanol, Methanol, Azeton, oder Mischungen aus denselben. Entsprechend verwendet man für seltene Erdmetalle, wie z.B. Erbium, in einer Flüssigkeit gelöste, auf Nitrat oder Chlorid basierende Quellen.At the Doping the core of an optical fiber (or other waveguide) with a rare earth metal is made by the alumina at the same time an increase reaches the refractive index of the core with respect to the cladding layer, which is necessary to realize the functioning of the optical fiber. In the liquid flame spraying method of Applicant is the aluminum by sputtering in a suitable liquid dissolved Aluminum chloride added to the flame. To those for this Use suitable liquids counting for example, water, organic solvents, e.g. ethanol, Methanol, acetone, or mixtures thereof. Used accordingly one for one rare earth metals, e.g. Erbium dissolved in a liquid Nitrate or chloride based sources.

Beim Aufwachsen, das durch die oben beschriebenen Verfahren erfolgt, stellt – wenn Kiesel/Aluminiumoxid-Glas mit seltenen Erdmetallen dotiert wird – die inhomogene Verteilung von Dotiersubstanzen in den die Glasbeschichtung bildenden Aerosolpartikeln ein Problem dar. Dies wird z. B. durch die Tendenz von Dotiersubstanzen, Paare zu bilden, verursacht. In einem chemischen Gleichgewicht löst sich Erbium nicht in diesen Stoffen auf, da einzelne Ionen voneinander getrennt werden. In der Gasphase hat Erbium das Bestreben, in die Form Er2O3 zu oxidieren, und in der festen Phase strebt Erbium mit Aluminium üblicherweise auf ein Phasensystem Al5Er3O12 + Al2O3 zu. Mit anderen Worten, mit Aluminium hat Erbium das Bestreben, in seinen eigenen Phasen geclustert zu erscheinen. Obwohl die Situation in einem glasartigen Kiesel/Aluminiumoxid-System komplexer ist als oben beschrieben, vermittelt die vorangehende Erläuterung einen guten Eindruck darüber, wie Erbium wirkt.Growing up, as done by the methods described above, when Kie selenium / alumina glass is doped with rare earth metals - the inhomogeneous distribution of dopants in the glass coating forming aerosol particles is a problem. This is z. Caused by the tendency of dopants to form pairs. In a chemical equilibrium erbium does not dissolve in these substances, as individual ions are separated from each other. In the gas phase, erbium tends to oxidize to the form of Er 2 O 3 , and in the solid phase erbium usually targets aluminum with a phase system of Al 5 Er 3 O 12 + Al 2 O 3 . In other words, with aluminum Erbium strives to appear clustered in its own phases. Although the situation in a glassy silica / alumina system is more complex than described above, the preceding discussion gives a good idea of how Erbium works.

Insbesondere bei der Verwendung des Flüssigkeits-Flammen-Verfahrens hat der größte Teil des Aluminiums und der Großteil des Erbiums das Bestreben, im festen Restpartikel zu verbleiben, das von einem flüssigen Aerosoltröpfchen erzeugt wird, wenn es in der Flamme „trocknet", und worin die oben genannte Oxidation der Stoffe in glasbildende Oxide erfolgt. Aus diesem Grund weist die sich bei dem Verfahren bildende Faserpreform üblicherweise zumindest zwei Arten von Soot-Partikeln auf: Erstens kleine Si enthaltende (oder Ge enthaltende) Partikel, die über Kondensation von dampfförmigen Grundmaterialien und dem an diese anschließenden Verdampfen/Trocknen gebildet werden. Zweitens Aluminium und Erbium enthaltende Restpartikel, die üblicherweise größer sind als die Si-Partikel. Aufgrund dieser verschiedenen Arten von Partikeln neigt das Glasmaterial zur Kristallisation, wenn es gesintert wird.Especially when using the liquid-flame method has the biggest part of aluminum and most of it of the erbium, the endeavor to remain in the solid residue particle, that of a liquid one aerosol droplets is generated when it "dries" in the flame, and wherein the above-mentioned oxidation the substances in glass-forming oxides takes place. For this reason, points the Faserpreform forming in the process usually at least two types of soot particles: First, small Si-containing (or Ge-containing) particles that are due to condensation of vaporous base materials and the following to this Evaporation / drying are formed. Second, aluminum and erbium containing residual particles, usually are bigger as the Si particles. Because of these different types of particles The glass material tends to crystallize when sintered.

Beim Sintern kann auch ein Teil der Kristalle schmelzen, was die Homogenität des Glasmaterials verbessert. Es besteht jedoch das Risiko, dass sich die restlichen Dotiersubstanzen, insbesondere in den größeren Restpartikeln, nicht einmal dann vollständig im Glas auflösen, wobei in diesem Fall, im Kleinen betrachtet, das Ergebnis darin besteht, dass die Dotiersubstanzen örtlich inhomogen im Glasmaterial getrennt sind. Dies schwächt die lichtverstärkenden Eigenschaften des Glases ab.At the Sintering can also melt some of the crystals, which improves the homogeneity of the glass material. However, there is a risk that the remaining dopants, especially in the larger residual particles, not even then completely Dissolve glass, in this case, considered in miniature, the result in it is that the dopants locally inhomogeneous separated in the glass material are. This weakens the light-enhancing properties of the glass.

Andererseits sind zum Beispiel im Fall eines auf einem Siliziumwafer basierenden planaren Wellenleiters die Temperaturen beim Sintern begrenzter als im Fall einer für optische Fasern vorgesehenen Faserpreform. Somit verbleiben unerwünschte, Streuung verursachende Kristalle selbst nach dem Sintern unvermeidbar in der fertigen Glasbeschichtung, und aufgrund der inhomogenen Zusammensetzung des Glasmaterials sind auch die lichtverstärkenden Eigenschaften des Glases nicht ideal.on the other hand For example, in the case of one based on a silicon wafer planar waveguide, the temperatures during sintering more limited than in the case of a for optical fibers provided Faserpreform. Thus remain unwanted, scattering causing crystals to be unavoidable even after sintering the finished glass coating, and due to the inhomogeneous composition of the glass material are also the light-enhancing properties of the glass not ideal.

Bei allen derartigen Verfahren, in denen Glassootpartikel und insbesondere Dotiersubstanzen enthaltende Partikel nicht im Wesentlichen direkt durch Kondensation über eine Gasphase erzeugt werden, sondern größere flüssige Aerosoltröpfchen eine Zwischenphase bilden, besteht ein Problem darin, dass verschiedene Verunreinigungen ebenfalls (verkapselt) in den Restpartikeln verbleiben, die sich aus Aerosoltröpfchen bilden.at all such methods, in which Glassootpartikel and in particular Substance-containing particles are not substantially directly through Condensation over a gas phase are generated, but larger liquid aerosol droplets one Intermediate phase, there is a problem in that different Impurities also (encapsulated) remain in the residual particles, resulting from aerosol droplets form.

Es ist das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein vollständig neues Verfahren zur Herstellung von dotiertem oxidischen Material vorzuschlagen, wobei mit dem Verfahren die oben beschriebenen Probleme vermieden werden, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren auftreten.It the main object of the present invention is a completely new one To propose a method of producing doped oxidic material, the method avoids the problems described above be in the known from the prior art occur.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, verschiedene oxidische Materialien herzustellen. Es ist zum Beispiel möglich, oxidisches Mehrkomponenten-Material herzustellen, in dem mehrere Reaktionspartner vorliegen, deren jeweilige Bestandteile im Wesentlichen entsprechend übereinstimmen, wie zum Beispiel Bariumtitanat (BaTiO3).With the method according to the invention it is possible to produce various oxidic materials. For example, it is possible to produce multicomponent oxidic material in which there are multiple reactants whose respective constituents substantially match, such as, for example, barium titanate (BaTiO 3 ).

Das Verfahren kann auch zur Herstellung solcher oxidischer Mehrkomponenten-Materialien verwendet werden, in denen mehrere Reaktionspartner vorliegen, deren jeweilige Anteile im Wesentlichen entsprechend von verschiedener Größe sind, wie zum Beispiel piezoelektrische PZT (Pb(Zr1-xTix)O3) das eine hohe dielektrische Konstante aufweist. (In der Formel bestimmt der Parameter X die Menge an Zirkon und Titan, und ein typischer Wert ist z.B. 0,45).The process may also be used to prepare such multicomponent oxide materials in which there are multiple reactants whose respective proportions are substantially of different sizes, such as piezoelectric PZT (Pb (Zr 1 -x Ti x ) O 3 ) has a high dielectric constant. (In the formula, the parameter X determines the amount of zirconium and titanium, and a typical value is, for example, 0.45).

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, sogenanntes dotiertes oxidisches Material zu erzeugen, in dem größere Mengen von Grundmaterial und kleinere Mengen von Dotiersubstanzen vorliegen, wie zum Beispiel mit Molybdän (Mo) dotiertes Titaniumoxid (TiO2) sowie einige dotierte Glasmaterialien.With the method according to the invention it is also possible to produce so-called doped oxidic material in which larger amounts of base material and smaller amounts of dopants are present, such as with molybdenum (Mo) doped titanium oxide (TiO 2 ) and some doped glass materials.

Das Ziel dieser Erfindung besteht somit darin, es zu ermöglichen, dotiertes oxidisches Material herzustellen, das in der Qualität gleichmäßiger als bisher ist, in welchem die Zusammensetzung auf der Mikroebene homogener als bisher ist und in dem die Kristallstruktur wie gewünscht vorliegt. Die unterschiedlichen Arten von Eigenschaften des oxidischen Materials werden mit der Erfindung optimaler als bisher gestaltet, wobei es in diesem Fall möglich ist, mit dem oxidischen Material bessere Produkte als bisher herzustellen.The The aim of this invention is therefore to make it possible to doped oxidic material that is more uniform in quality than before in which the composition is more homogeneous at the micro level than before and in which the crystal structure is present as desired. The different types of properties of the oxidic material be with the invention optimally designed as before, where it possible in this case is to produce better products than before with the oxidic material.

Das Ziel einer Ausführungsform der Erfindung besteht darin, es zu ermöglichen, dotiertes Glasmaterial zu erzeugen, das in der Qualität gleichmäßiger ist als bisher, wobei im Glasmaterial keine schädliche Kristallisation auftritt und wobei die Zusammensetzung des Glasmaterials auch auf der Mikroebene homogener als bisher ist. In auf diese Weise gefertigtem Glasmaterial tritt somit weniger unerwünschte Lichtstreuung auf, wobei die Lichtstreuung eine Abschwächung/einen Verlust von Licht in den Lichtleitern verursacht, die aus dem in Rede stehenden Glasmaterial hergestellt sind. Auch die lichtverstärkenden Eigenschaften des Glasmaterials werden mit der Erfindung optimaler als bisher gestaltet, wobei es in diesem Fall möglich ist, aus dem Glasmaterial bessere aktive Lichtwellenleiter, wie zum Beispiel aktive optische Fasern, als bisher herzustellen.The aim of one embodiment of the invention is to make it possible to produce doped glass material that is equal in quality is more moderate than hitherto, wherein in the glass material no harmful crystallization occurs and wherein the composition of the glass material is homogeneous on the micro level than before. Thus less unwanted light scattering occurs in glass material made in this way, the light scattering causing attenuation / loss of light in the light guides made from the glass material in question. Also, the light-amplifying properties of the glass material are optimally designed with the invention than heretofore, it being possible in this case to produce from the glass material better active optical waveguides, such as active optical fibers than heretofore.

Um diese Ziele zu erreichen, ist das erfindungsgemäße Verfahre ausgestaltet, wie im Anspruch 1 definiert.Around To achieve these goals, the method according to the invention is designed as defined in claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den anderen abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred embodiments of the invention are set forth in the other dependent claims.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass alle zur Erzeugung von dotiertem oxidischen Material erforderlichen Reaktionspartner sowie die Grundmaterialien und Dotiersubstanzen zuerst in einen dampfförmigen Zustand, das heißt in eine Gasphase, überführt werden. Die Kondensation der Reaktionsprodukte von der Gasphase in eine flüssige Phase wird äußerst schnell auf eine solche Weise durchgeführt, dass alle das dotierte oxidische Material bildenden Reaktionsprodukte im Wesentlichen gleichzeitig in einen übersättigten Zustand überführt werden, wobei in diesem Fall die Zusammensetzung der sich auf diese Weise bildenden flüssigen Tröpfchen und der sich sofort aus diesen bildenden festen Partikel sehr homogen ausgebildet wird. Unter homogener Zusammensetzung der Partikel ist in diesem Text in erster Linie zu verstehen, dass unterschiedliche Partikel jeweils die selbe Zusammensetzung aufweisen, aber auch dass die örtliche innere Zusammensetzung eines einzelnen Partikels homogen ist, das heißt, dass in einem einzelnen Partikel alle Bestandteile gleichmäßig über das gesamte Volumen des Partikels aufgeteilt sind.One essential idea of the invention can be seen therein that all necessary for the production of doped oxidic material Reactants and the base materials and dopants first in a vaporous state, this means into a gas phase. The condensation of the reaction products from the gas phase into one liquid Phase is extremely fast done in such a way all of the doped oxidic material forming reaction products be transferred substantially simultaneously into a supersaturated state, in which case the composition of the thus forming liquid droplet and immediately become very homogeneous from these forming solid particles is trained. Under homogeneous composition of the particles is in this text primarily to understand that different Particles each have the same composition, but also that the local internal composition of a single particle is homogeneous, the is called, that in a single particle all the ingredients evenly over the entire volume of the particle are divided.

Erfindungsgemäß wird die oben erwähnte, schnelle Kondensation der Bestandteile der Reaktionspartner entweder durch schnelle Oxidation der Reaktionspartner und/oder durch schnelle adiabatische Expansion des Gasflusses der Reaktionspartner erreicht.According to the invention above, fast Condensation of the constituents of the reactants either by rapid oxidation of the reactants and / or by fast Adiabatic expansion of the gas flow of the reactants achieved.

Die erfindungsgemäßen Bedingungen werden so festgelegt, dass die Partikel auch unmittelbar nach der Kondensation erstarren, wobei in diesem Fall keine Zeit verbleibt, um ein chemisches Phasengleichgewicht zu erreichen.The conditions according to the invention are set so that the particles are also immediately after the Solidify condensation, leaving no time in this case, to achieve a chemical phase equilibrium.

Mittels der Erfindung ist es möglich, dotiertes oxidisches Material, wie zum Beispiel dotiertes Glasmaterial, so herzustellen, dass es in seiner Zusammensetzung homogener als bisher ist, wobei sich in diesem Fall die lichtverstärkenden Eigenschaften zum Beispiel in lichtverstärkenden und mit seltenen Erdmetallen dotierten Glasmaterialien besser als im Stand der Technik optimieren lassen. Bei der Verwendung zum Beispiel von Erbium als eine Dotiersubstanz ist es mittels der Erfindung möglich, ein Clustering des Erbium zu vermeiden, und Erbium kann dazu veranlasst werden, sich gleichmäßiger, vorzugsweise als einzelne Ionen, über das Glasmaterial zu verteilen. Im Fall von auf Silizium basierenden planaren Wellenleitern, werden die aus der Kristallisation von Glasmaterial und den unerwünschten, sich aus der Kristallisation ergebenden Streuungseigenschaften resultierenden Probleme vermieden. Ferner ist es mittels der Erfindung möglich, solche Verunreinigungen zu vermeiden, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren dazu neigen, sich in den inneren Teilen der Restpartikel zu verkapseln.through the invention it is possible doped oxidic material, such as doped glass material, to make it more homogeneous in composition than So far, in which case the light-amplifying Properties for example in light-enhancing and with rare earth metals doped glass materials better than in the prior art to let. When using, for example, erbium as a dopant is it possible by means of the invention to avoid erbium clustering, and erbium can do so become, more even, preferably as single ions, over to distribute the glass material. In the case of silicon-based planar waveguides, which are made from the crystallization of glass material and the unwanted ones themselves resulting from the crystallization resulting scattering properties Problems avoided. Furthermore, it is possible by means of the invention, such impurities to avoid the in the known from the prior art method tend to encapsulate in the internal parts of the residual particles.

Die Erfindung und einige ihrer vorteilhaften Ausführungsformen werden im Folgenden noch etwas detaillierter erläutert, wobei die mit der Erfindung erzielten Vorteile dem Fachmann verdeutlicht werden. Bei dem dotierten oxidischen Material, das bei der Ausführungsform gemäß dem mittels der Figuren dargelegten Beispiel hergestellt wird, handelt es sich um ein dotiertes Glasmaterial, und auf Grundlage der mit ihm verbundenen Beschreibung kann ein Fachmann von der Erfindung auch bei der Herstellung von anderem dotierten, oxidischen Material durch eventuelles Vornehmen geringfügiger Änderungen in der Ausführungsform gemäß dem Beispiel Gebrauch machen. Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The The invention and some of its advantageous embodiments are described below explained in more detail, the advantages achieved by means of the invention being clear to the person skilled in the art become. In the doped oxide material used in the embodiment according to the means The example set forth in the figures, it is a doped glass material, and based on the associated with it Description may also be made by a person skilled in the art in the production of other doped, oxidic material by possibly making minor changes in the embodiment according to the example Make use. In the following, the invention will be referred to on the attached Drawings described. Show it:

1 einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Reaktors in prinzipieller, perspektivischer Darstellung; 1 a construction of a reactor according to the invention in a basic perspective view;

2 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Reaktor, in prinzipieller Darstellung; und 2 a cross section through the reactor according to the invention, in a schematic representation; and

3 eine Seitenansicht eines anderen erfindungsgemäßen Reaktors, in prinzipieller Darstellung. 3 a side view of another reactor of the invention, in a schematic representation.

Alle zur Herstellung von erfindungsgemäßem dotierten Glasmaterial erforderlichen Reaktionspartner sowie die Grundmaterialien (zum Beispiel Si oder Ge) und Dotiersubstanzen (zum Beispiel A1 und seltene Erdmetalle) werden anfangs durch geeignetes Erhöhen der Temperatur der Materialien und durch Wählen einer geeigneten chemischen Zusammensetzung für jeden Reaktionspartner in einen dampfförmigen Zustand, das heißt in die Gasphase, überführt. Das Erwärmen der Reaktionspartner kann auf jede Weise durchgeführt werden, die an sich für den Fachmann in Frage kommt. Beispielsweise kann Siliziumtetrachlorid SiCl4 als das Grundmaterial des Glasmaterials, und Aluminium and Erbium können als Dotiersubstanzen, letzteres entweder als Nitrate oder Chloride, verwendet werden. Die als Quellen von Aluminium und Erbium verwendeten Verbindungen können zum Beispiel in geeigneten Flüssigkeiten aufgelöst und durch Erhitzen der in Rede stehenden Lösungen weiter zu einer Gasphase verdampft werden. Bei der Förderung der in die Gasphase überführten Reaktionspartner ist es möglich, geeignete Trägergase zu verwenden.All reactants required for the preparation of doped glass material according to the invention, as well as the base materials (for example Si or Ge) and dopants (for example Al and rare earth metals) are initially prepared by suitably increasing the temperature of the materials and by choosing a suitable chemical composition Composition for each reactant in a vaporous state, that is converted into the gas phase. The heating of the reactants may be carried out in any manner which would be suitable for the person skilled in the art. For example, silicon tetrachloride may use SiCl 4 as the base material of the glass material, and aluminum and erbium may be used as dopants, the latter either as nitrates or chlorides. For example, the compounds used as sources of aluminum and erbium may be dissolved in suitable liquids and further vaporized by heating the subject solutions to a gaseous phase. In promoting the gas phase converted reactants, it is possible to use suitable carrier gases.

Die Grundmaterialien und Dotiersubstanzen, die in einem gasförmigen Zustand vorliegen, werden als nächstes miteinander vermischt oder noch als separate Gasflüsse B, D dem Reaktor R zugeführt, der durch gleichzeitiges Aufrechterhalten ihrer Temperatur, derart, dass die Grundmaterialien und Dotiersubstanzen B, D in einem dampfförmigen Zustand verbleiben, als Strömungskanal wirkt. Das Verhältnis zwischen den Grundmaterialien und den Dotiersubstanzen kann durch Ändern des Verhältnisses der Gasflüsse B, D zum Beispiel mit Hilfe verstellbarer Ventile, wie etwa Massenflussreglern, oder auf irgendeine andere geeignete Weise eingestellt werden.The Base materials and dopants which are in a gaseous state will be present next mixed together or as separate gas flows B, D supplied to the reactor R, by maintaining its temperature at the same time, that the base materials and dopants B, D in a vapor state remain, as a flow channel acts. The relation between The base materials and the dopants can be modified by changing the ratio the gas flows B, D, for example with the aid of adjustable valves, such as mass flow controllers, or be adjusted in any other suitable manner.

Im Reaktor R werden der Gasfluss B der Grundmaterialien und der Gasfluss D der Dotiersubstanzen (in 1 am Punkt M) miteinander vermischt, indem diese als der Gasfluss BD von Reaktionspartner kombiniert werden. Alternativ können die Kombination und das Mischen der Gasflüsse B, D bereits vor dem Reaktor R erfolgt sein. Es ist für den Fachmann naheliegend, dass die Leitungen und dergleichen, mit denen die Gasflüsse B, D und BD gefördert werden, sowie die Wände des Reaktors R vorteilhaft gewärmt werden, um eine signifikante Kondensation der Reaktionspartner an den Wänden zu verhindern.In the reactor R, the gas flow B of the base materials and the gas flow D of the dopants (in 1 at point M) by combining these as the gas flow BD of reactants. Alternatively, the combination and the mixing of the gas flows B, D may have already taken place before the reactor R. It will be obvious to those skilled in the art that the conduits and the like which promote the gas flows B, D and BD and the walls of the reactor R are advantageously heated to prevent significant condensation of the reactants on the walls.

Anstelle der herkömmlichen, beheizten Rohrleitungen und Vereinigungsdüsen, die in dem ofenartigen Reaktor R gemäß 1 angeordnet sind, oder entsprechender, für den Fachmann naheliegender Lösungen ist es möglich, beim Erwärmen und Mischen der Gasflüsse B, D der Grundmaterialien und der Dotiersubstanzen Plasmagas zu verwenden, das zum Beispiel mittels eines Lichtbogens erzeugt wird, wobei in dem als Trägergas wirkenden Plasmagas die Gasflüsse der Grundmaterialien und Dotiersubstanzen vermischt werden.Instead of the conventional, heated pipes and union nozzles, in the furnace-like reactor R according to 1 are arranged, or corresponding, obvious to the expert solutions, it is possible to use when heating and mixing the gas flows B, D of the base materials and the dopants plasma gas, which is generated for example by means of an arc, wherein acting in the carrier gas as the plasma gas Gas flows of the base materials and dopants are mixed.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die heißen Gase/Dämpfe des Gasflusses BD, die im Reaktor R miteinander vermischt werden, oxidiert und so gleichzeitig sehr schnell in Glasmaterial bildende Oxide kondensiert. Die Oxidation/Kondensation wird bei einer solchen Temperatur durchgeführt, bei der alle Reaktionspartner einen mehrfach übersättigten Zustand annehmen. So erfolgt die Kondensation sofort, so dass sich – wenn sich alle Reaktionspartner und Bestandteile der Dotiersubstanzen in einem übersättigten Zustand befinden – als Resultat der Kondensation Tröpfchen und sofort weitere Glaspartikel P bilden, deren gegenseitige und innere Zusammensetzung homogen ist. Unter der inneren homogenen Zusammensetzung der Partikel P ist in diesem Text zu verstehen, dass die verschiedenen Bestandteile im Verhältnis zum Gesamtvolumen der Partikel ohne geschichtete oder andere Arten von örtlich inhomogenen Strukturen gleichmäßig aufgeteilt sind.According to one embodiment The invention will become the hot Gases / vapors the gas flow BD, which are mixed together in the reactor R, oxidized and so very quickly forming in glass material Oxides condensed. The oxidation / condensation is at such a Temperature carried out, in which all reactants assume a multiply supersaturated state. So Condensation takes place immediately, so that - if all reactants and constituents of the dopants are in a supersaturated state - as a result the condensation droplets and immediately form further glass particles P, their mutual and internal composition is homogeneous. Under the inner homogeneous Composition of the particles P is to be understood in this text that the various components in proportion to the total volume of Particles without stratified or other types of locally inhomogeneous Structures divided evenly are.

Das Verhältnis der Konzentrationen der Reaktionspartner in den Partikeln wird im Wesentlichen nach dem Verhältnis der Konzentrationen der Reaktionspartner in der Gasphase im Gasfluss BD vor der Kondensation bestimmt.The relationship the concentrations of the reactants in the particles is in Essentially according to the ratio the concentrations of the reactants in the gas phase in the gas flow BD determined before condensation.

Weil es sich bei dem Material um ein glasartiges Material handelt, das keine klare Schmelz- oder Erstarrungstemperatur aufweist, ist es dem Fachmann klar, dass der Begriff „Kondensation" hier in einem weiteren Sinne verstanden werden soll. Mit anderen Worten kann sich – abhängig von den Umständen – offenbar entweder ein flüssiges oder festes Glaspartikel als Resultat der Kondensation bilden.Because it is the material is a glassy material, the it is not a clear melting or solidification temperature the skilled person that the term "condensation" here in another Meaning should be understood. In other words, depending on the circumstances - apparently either a liquid one or form solid glass particles as a result of the condensation.

Um die oben erläuterte Ausführungsform der Erfindung zu verstehen, ist es wichtig, zu beachten, dass der gesättigte Dampfdruck der oxidierten Formen der Reaktionspartner bei einer bestimmten untersuchten Temperatur erheblich geringer ist als in Verbindung mit korrespondierenden Formen vor der Oxidation. Aufgrund dessen kann die schnelle Kondensation der Reaktionspartner in der Gasphase durch schnelles Beimischen oxidativer Gase in den Gasfluss der Reaktionspartner durchgeführt werden.Around the above explained embodiment To understand the invention, it is important to note that the saturated Vapor pressure of the oxidized forms of the reactants in a determined temperature is considerably lower than in connection with corresponding forms before the oxidation. Because of that can be due to the rapid condensation of the reactants in the gas phase rapid mixing of oxidative gases into the gas flow of the reactants carried out become.

Gemäß der vorteilhaften Ausführungsform der in 1 dargestellten Erfindung wird die Kondensation/Oxidation durch Zuführen intensiver Strahlen O oxidativer Gase zum Reaktor durchgeführt, wobei die Strahlen vorteilhaft quer zum Gasfluss BD der Reaktionspartner angeordnet sind. Vorzugsweise sind Strahlen O oxidativer Gase ferner auf den beiden gegenüberliegenden Wänden des Reaktors gemäß 2 derart angeordnet, dass die Gasstrahlen O, die im Querschnitt des Reaktors entgegengesetzt und benachbart sind, einander überlappend angeordnet sind. Dies verstärkt die durch die Strahlen O von oxidativen Gasen im Gasfluss BD der Reaktionspartner erzeugten Verwirbelungen, wobei die Verwirbelungen die oxidativen Gase O und die Reaktionspartner-Gase BD effizient miteinander vermischen. Strahlen O oxidischer Gase können auch auf mehreren Wänden des Reaktors R angeordnet werden, oder sie können auf irgendeine andere Weise, die das Verwirbeln und Vermischen in Bezug auf den Gasfluss B, D der Reaktionspartner unterstützt, gerichtet werden.According to the advantageous embodiment of in 1 the condensation / oxidation is carried out by supplying intense radiation O oxidative gases to the reactor, the beams are advantageously arranged transversely to the gas flow BD of the reactants. Preferably, beams O of oxidative gases are also provided on the two opposite walls of the reactor according to FIG 2 arranged such that the gas jets O, which are opposite and adjacent in the cross section of the reactor, are arranged overlapping each other. This increases the turbulence generated by the rays O of oxidative gases in the gas flow BD of the reactants, the turbulences the oxidative gases O and the reaction Efficient mixing of partner gases BD. Radiation O of oxidic gases may also be placed on multiple walls of the reactor R, or they may be directed in some other way that aids in fluidizing and mixing with respect to the gas flow B, D of the reactants.

Beispielsweise können Sauerstoff oder Kohlendioxid als oxidative Gase verwendet werden. Oxidative Gase O können beim Eintreten in den Reaktor die gleiche Temperatur wie die Reaktionspartner-Gase aufweisen, also mit anderen Worten heiß sein. Somit wird die Kondensation hauptsächlich durch die Änderung der Dampfspannung verursacht, die die Reaktionspartner bei der Oxidation zu Oxiden erfahren. Vorteilhafterweise sind die oxidativen Gase jedoch „kalt", was die Kondensation verstärkt und beschleunigt.For example can Oxygen or carbon dioxide can be used as oxidative gases. Oxidative gases O can upon entering the reactor the same temperature as the reactant gases have, so in other words be hot. Thus, the condensation mainly through the change the vapor tension causes the reactants in the oxidation to experience oxides. Advantageously, the oxidative gases However, "cold", what the condensation reinforced and accelerates.

Im Reaktor R wurden solche Bedingungen geschaffen, in denen die Oxidation von Reaktionspartnern BD bei Reaktionstemperaturen erfolgen kann, die üblicherweise etwa 1000 bis 2000°C betragen. Bei diesen Temperaturen wird der Verlauf von chemischen Reaktionen durch den Durchmischungsgrad der Gase bestimmt. In der Praxis erfolgt, wenn der Gasfluss BD von Reaktionspartnern auf die Strahlen O der oxidativen Gase im Reaktor trifft, die Oxidation in den Mischungsbereichen (Reaktionsbereichen), die sich an den Übergängen zwischen diesen Gasflüssen bilden, wobei die „Dicke" dieser Bereiche üblicherweise etwa wenige Millimeter beträgt. Der Reaktor R kann bei Normaldruck verwendet werden, um jedoch die Reaktionen zu verstärken, können der Druck des Reaktors, der Durchfluss oder die Reaktionspartner und oxidativen Gase sowie die Temperatur des Reaktors eingestellt werden, um das Verfahren zu optimieren.in the Reactor R were created such conditions in which the oxidation reaction partners BD can take place at reaction temperatures, the usual about 1000 to 2000 ° C be. At these temperatures, the course of chemical Reactions determined by the degree of mixing of the gases. In the Practice occurs when the gas flow BD from reactants to the jets O the oxidative gases in the reactor meets, the oxidation in the mixing areas (Reaction areas) that form at the junctions between these gas flows, the "thickness" of these areas usually is about a few millimeters. Of the Reactor R can be used at atmospheric pressure, but the reactions to reinforce can the pressure of the reactor, the flow or the reactants and oxidative gases and the temperature of the reactor be to optimize the process.

Bei einer in 3 prinzipiell dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird die Kondensation durch adiabatische Expansion des Gasflusses BD von Reaktionspartnern herbeigeführt. Mit anderen Worten wird der Gasfluss BD von Reaktionspartnern zum Beispiel durch eine an sich bekannte, so genannte Lavall-Düse LR geleitet. In der als Strömungskanal und Reaktor wirkenden Lavall-Düse LR kann der Gasfluss BD auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die bei der Oxidation der Reaktionspartner erforderlichen oxidativen Gase O können zum Beispiel im engsten Teil der Düse LR auf den Gasfluss BD der Reaktionspartner gerichtet werden, wobei in diesem Fall die durch die Expansion der Gase verursachte Verwirbelung das Vermischen der Gase verstärkt. Es ist zu beachten, dass in 3 die zu Illustrationszwecken gezeigte Form der Lavall-Düse LR nicht notwendigerweise mit der genauen Form der tatsächlich verwendeten Düse übereinstimmt.At an in 3 In principle illustrated embodiment of the invention, the condensation is brought about by adiabatic expansion of the gas flow BD of reactants. In other words, the gas flow BD is passed by reactants, for example through a known, so-called Lavall nozzle LR. In the Lavall nozzle LR acting as a flow channel and reactor, the gas flow BD can be accelerated to supersonic speed. The oxidative gases O required in the oxidation of the reactants, for example, can be directed to the gas flow BD of the reactants in the narrowest part of the nozzle LR, in which case the turbulence caused by the expansion of the gases intensifies the mixing of the gases. It should be noted that in 3 the illustrative shape of the Lavall nozzle LR does not necessarily coincide with the exact shape of the nozzle actually used.

Beim Anwenden der adiabatischen Expansion wird als zusätzlicher Vorteil eine hohe Geschwindigkeit der Partikel P erreicht, die bei der Verstärkung des Sammelns von Partikeln auf dem Substrat durch die Verwendung von Einschlagmechanismen ausgenutzt werden kann.At the Applying the adiabatic expansion is considered additional Advantage a high speed of particles P achieved at the reinforcement of the Collecting particles on the substrate through the use of Impact mechanisms can be exploited.

Mit einer geeigneten Wahl von oxidativen Gasen ist es möglich, zu verhindern, dass Verunreinigungen kondensieren und in Partikeln enden. Beispielsweise können verschiedene Arten von Mischungen aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser als oxidative Gase verwendet werden.With a suitable choice of oxidative gases it is possible to prevent impurities from condensing and in particles end up. For example, you can different types of mixtures of carbon monoxide, carbon dioxide and water can be used as oxidative gases.

Der Aufbau des Reaktors R, LR kann ofenartig ausgebildet sein, derart dass die Wände des Reaktors beheizt werden. Vorteilhafterweise werden Materialien, die hohen Temperaturen standhalten, wie z.B. Quarz, als Material des Reaktors verwendet. Die Wände des Reaktors können teilweise oder vollständig porös sein, wobei in diesem Fall zum Beispiel verschiedene Arten von Schutzgasen durch die Wände in den Reaktor geleitet werden können. Bei der Form des Querschnitts des Strömungskanals, der durch den Reaktor R, LR gebildet wird, kann es sich um ein Rechteck, einen Kreis oder eine andere für den Zweck geeignete Form handeln.Of the Structure of the reactor R, LR may be formed like an oven, such that the walls the reactor to be heated. Advantageously, materials, withstand the high temperatures, e.g. Quartz, as a material of the reactor used. The walls of the reactor partially or completely be porous, in this case, for example, various types of shielding gases through the walls can be passed into the reactor. In the shape of the cross section of the flow channel through the Reactor R, LR is formed, it can be a rectangle, a Circle or another for the Purpose to act appropriate form.

Beim Bilden von dotiertem Glasmaterialien ist es auch möglich, chlorfreie Reaktionspartner, wie TEOS (Tetraethylortosilikat) oder GEOS (Tetraethoxygermanium), in einer geeigneten Form als Grundmaterialien B zu verwenden. Zusätzlich zu denen, die vorstehend genannt wurden, ist es auch möglich, andere seltene Erdmetalle und Lantanide als Dotiersubstanzen D, zum Beispiel Neodym, und ferner auch Phosphor, Bor und/oder Fluor, zu verwenden.At the It is also possible to form chlorine-free doped glass materials Reaction partners, such as TEOS (tetraethylortosilicate) or GEOS (tetraethoxygermanium), in a suitable form to be used as base materials B. In addition to those mentioned above, it is also possible others rare earth metals and lanthanides as dopants D, for example Neodymium, and also to use phosphorus, boron and / or fluorine.

Die durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildeten Glaspartikel können gemäß dem Stand der Technik auf einem geeigneten Substrat, zum Beispiel um einen sich drehenden Dorn oder auf einem planaren Substrat gesammelt werden, auf dessen Oberfläche so eine poröse Glasschicht ausgebildet wird, die in späteren Verfahrensstufen in eine kompakte Glassschicht gesintert werden kann. Die Glaspartikel können jedoch auch durch andere Mittel, zum Beispiel als Staubpulver, gesammelt werden, das später wie gewünscht bei der Herstellung von Glasbestandteilen verwendet werden kann.The glass particles formed by using the method of the invention can according to the state technology on a suitable substrate, for example one be collected rotating mandrel or on a planar substrate, on its surface such a porous one Glass layer is formed, which in later stages in a process compact glass layer can be sintered. The glass particles, however, can also collected by other means, for example as dust powder be that later as required can be used in the manufacture of glass components.

Selbstverständlich ist es für jeden Fachmann naheliegend, dass es durch Kombination der Betriebsarten, die vorstehend in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung auf verschiedene Weisen dargelegt wurden, möglich ist, verschiedene Ausführungsformen der Erfindung in Übereinstimmung mit dem Geist der Erfindung zu schaffen. Deshalb sollen die oben dargelegten Beispiele nicht als die Erfindung einschränkend betrachtet werden, sondern diese Ausführungsformen der Erfindung können frei innerhalb des Umfangs der in den nachfolgenden Ansprüchen angegeben erfinderischen Merkmale verändert werden.Of course, it will be obvious to one skilled in the art that by combining the modes set forth above in connection with various embodiments of the invention in various ways, it is possible to provide various embodiments of the invention in accordance with the spirit of the invention. Therefore, the examples given above should be It should not be construed as limiting the invention, but these embodiments of the invention may be varied freely within the scope of the inventive features given in the following claims.

In den Zeichnungen sind nur die Teile und Komponenten dargestellt, die für das Verständnis des Prinzips der Erfindung wichtig sind, und es ist offensichtlich, dass zum Beispiel, um die Temperatur und Druckbedingungen des Reaktors R, LR sowie der Gasflüsse einzustellen, bestimmte für den Fachmann naheliegende Bestandteile erforderlich, jedoch in den Figuren nicht gezeigt sind.In the drawings show only the parts and components the for the understanding of Principles of the invention are important, and it is obvious that, for example, to the temperature and pressure conditions of the reactor R, LR and the gas flows to set certain for the person skilled in obvious components required, but in the Figures are not shown.

Claims (11)

Verfahren zur Herstellung von dotiertem oxidischen Material, wobei das Verfahren umfasst: – Überführen im Wesentlichen aller Reaktionspartner (B, D) in einen dampfförmigen Zustand in einer Gasphase durch Erhitzen der Reaktionspartner, – Vermischen der Reaktionspartner (B, D), um einen Gasfluss (B, D), zu erzeugen, – In-Kontakt-Bringen des Gasflusses (B, D) mit zumindest einem Oxidationsmittel (O) bei einer ausreichend hohen Temperatur, um oxidische Partikel (P) in einer Reaktion zu bilden, so dass alle Reaktionsprodukte im Wesentlichen gleichzeitig einen übersättigten Zustand erreichen und bei der Reaktion keine Zeit verbleibt, um ein chemisches Phasengleichgewicht zu erreichen.Process for the preparation of doped oxidic Material, the method comprising: - Transferring essentially all Reactant (B, D) in a vapor state in a gas phase by heating the reactants, - Mixing of the reactants (B, D) to produce a gas flow (B, D), - Contacting the gas flow (B, D) with at least one oxidizing agent (O) at a sufficiently high temperature to oxidic particles (P) in one Reaction to form, so that all the reaction products substantially simultaneously a supersaturated Reach state and in the reaction no time remains to to achieve a chemical phase equilibrium. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem oxidischen Material um dotiertes Glasmaterial handelt, das aus den Grundmaterialien (B) und Dotiersubstanzen (D) des Glasmaterials gebildet wird, indem diese dazu gebracht werden, in der Gasphase in dampfförmigem Zustand mit Sauerstoff zu reagieren, um Glaspartikel (P) zu bilden.Method according to claim 1, characterized in that that the oxidic material is doped glass material consisting of the base materials (B) and dopants (D) the glass material is formed by making them in the vapor phase in the vapor state react with oxygen to form glass particles (P). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensation der Oxide durch schnelle Oxidation der Reaktionspartner (B, D) in oxidische Partikel (B) durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the condensation of the oxides by rapid oxidation of the reactants (B, D) is carried out in oxidic particles (B). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schnelle Oxidation der Reaktionspartner (B, D) durch Richten eines oder mehrerer Strahlen (O) von oxidativen Gasen auf den Gasfluss (BD) der Reaktionspartner, vorzugsweise aus Sauerstoff und/oder Kohlendioxid gebildeter Strahlen, erreicht wird.Method according to claim 3, characterized that the rapid oxidation of the reactants (B, D) by straightening one or more beams (O) of oxidative gases on the gas flow (BD) the reactant, preferably from oxygen and / or carbon dioxide formed rays is achieved. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer oder mehrere Strahlen (O) von oxidativen Gasen in einer Weise auf den Gasfluss (BD) gerichtet werden, die starkes Verwirbeln und Mischen verursacht.Method according to claim 4, characterized in that that one or more rays (O) of oxidative gases in one Be focused on the gas flow (BD), the strong swirling and mixing caused. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildung der oxidischen Partikel (P) durch Richten des einen oder der mehreren Strahlen (O) von oxidativen Gasen, die kälter als der Gasfluss sind, auf den Gasfluss (BD) der Reaktionspartner verstärkt wird.Method according to claim 4, characterized in that that the formation of the oxide particles (P) by directing the one or the multiple rays (O) of oxidative gases colder than the gas flow are amplified to the gas flow (BD) of the reactants. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schnelle Oxidation der Reaktionspartner (B, D) in oxidische Partikel (P) durch adiabatisches Expandieren des Gasflusses (BD) der Reaktionspartner erreicht und/oder verstärkt wird.Method according to claim 1, characterized in that that the rapid oxidation of the reactants (B, D) into oxidic Particle (P) by adiabatic expansion of gas flow (BD) the reactant is reached and / or enhanced. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasfluss (BD) der Reaktionspartner durch eine Lavall-Düse (LR) oder dergleichen geleitet wird.Method according to claim 7, characterized in that that the gas flow (BD) of the reactants through a Lavall nozzle (LR) or the like is passed. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem oxidischen Material um Glasmaterial handelt und eine anorganische oder organische Verbindung von Silizium oder Germanium, wie zum Beispiel Siliziumtetrachlorid oder Germaniumtetrachlorid, TEOS (Tetraethylortosilikat) oder GEOS (Tetraethoxygermanium) als Reaktionspartner (B) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxidic material is glass material and an inorganic or organic compound of silicon or germanium, such as silicon tetrachloride or germanium tetrachloride, TEOS (Tetraethylortosilicate) or GEOS (Tetraethoxygermanium) as Reactant (B) is used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem oxidischen Material um Glasmaterial handelt und Erbium, Neodymium oder andere seltene Erdmetalle, Aluminium, Phosphor, Bor und/oder Fluor als Dotiersubstanz (D) verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxidic material is glass material and erbium, neodymium or other rare earth metals, aluminum, Phosphorus, boron and / or fluorine can be used as dopant (D). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oxidischen Partikel in einem Reaktor (R) gebildet werden, in dem eine Temperatur herrscht, die näherungsweise in einem Bereich zwischen 1000 und 2000°C liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oxide particles in a reactor (R) are formed, in which a temperature prevails, approximately in a range between 1000 and 2000 ° C.
DE60310420T 2002-06-28 2003-06-27 METHOD FOR PRODUCING DOPED OXID MATERIAL Expired - Lifetime DE60310420T2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20021269A FI115134B (en) 2002-06-28 2002-06-28 A method for producing doped glass material
FI20021269 2002-06-28
PCT/FI2003/000522 WO2004002907A1 (en) 2002-06-28 2003-06-27 A method for the preparation of doped oxide material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60310420D1 DE60310420D1 (en) 2007-01-25
DE60310420T2 true DE60310420T2 (en) 2007-09-20

Family

ID=8564253

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60310420T Expired - Lifetime DE60310420T2 (en) 2002-06-28 2003-06-27 METHOD FOR PRODUCING DOPED OXID MATERIAL

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7624596B2 (en)
EP (1) EP1539648B1 (en)
JP (1) JP2005531481A (en)
CN (1) CN1301925C (en)
AT (1) ATE348079T1 (en)
AU (1) AU2003238120A1 (en)
DE (1) DE60310420T2 (en)
FI (1) FI115134B (en)
WO (1) WO2004002907A1 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040132101A1 (en) 2002-09-27 2004-07-08 Xencor Optimized Fc variants and methods for their generation
US20090010920A1 (en) 2003-03-03 2009-01-08 Xencor, Inc. Fc Variants Having Decreased Affinity for FcyRIIb
FI116619B (en) * 2004-07-02 2006-01-13 Liekki Oy Method and apparatus for producing optical material and optical waveguide
US20070116896A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-24 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for manufacturing front scattering film having no wavelength dependency
FI121336B (en) * 2006-03-27 2010-10-15 Beneq Oy Hydrophobic glass surface
FR2939246B1 (en) * 2008-12-02 2010-12-24 Draka Comteq France AMPLIFIER OPTICAL FIBER AND METHOD OF MANUFACTURE
GB2478307A (en) 2010-03-02 2011-09-07 Heraeus Quartz Uk Ltd Manufacture of silica glass
CN102626614B (en) * 2012-03-21 2013-12-25 陕西科技大学 Preparation method of photocatalytic photoconductive material
GB201520539D0 (en) 2015-11-23 2016-01-06 Immunocore Ltd & Adaptimmune Ltd Peptides
GB201520542D0 (en) 2015-11-23 2016-01-06 Immunocore Ltd & Adaptimmune Ltd Peptides
GB201520548D0 (en) 2015-11-23 2016-01-06 Immunocore Ltd & Adaptimmune Ltd Peptides

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3698936A (en) * 1969-12-19 1972-10-17 Texas Instruments Inc Production of very high purity metal oxide articles
US3737292A (en) * 1972-01-03 1973-06-05 Corning Glass Works Method of forming optical waveguide fibers
US4212663A (en) * 1978-01-26 1980-07-15 Corning Glass Works Reactants delivery system for optical waveguide manufacturing
US4278458A (en) 1979-02-07 1981-07-14 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Optical fiber fabrication method and apparatus
CA1166527A (en) * 1979-09-26 1984-05-01 Shiro Takahashi Method and apparatus for producing multi-component glass fiber preform
US4501602A (en) 1982-09-15 1985-02-26 Corning Glass Works Process for making sintered glasses and ceramics
US5188648A (en) * 1985-07-20 1993-02-23 U.S. Philips Corp. Method of manufacturing optical fibres
JPS6283324A (en) 1985-10-07 1987-04-16 Kogyo Kaihatsu Kenkyusho Production of optical glass
US5059230A (en) * 1990-01-22 1991-10-22 At&T Bell Laboratories Fabrication of doped filament optical fibers
US5043002A (en) * 1990-08-16 1991-08-27 Corning Incorporated Method of making fused silica by decomposing siloxanes
JP2669976B2 (en) * 1991-09-24 1997-10-29 国際電信電話株式会社 Erbium-doped fiber for optical amplifier
JPH05105471A (en) 1991-10-11 1993-04-27 Fujikura Ltd Production of base material for optical fiber
KR100342189B1 (en) * 1995-07-12 2002-11-30 삼성전자 주식회사 Method for producing rare earth elements-added optical fiber by using volatile composite
DE19725955C1 (en) * 1997-06-19 1999-01-21 Heraeus Quarzglas Quartz glass preform production for optical fibre manufacture
FI116469B (en) 1998-10-05 2005-11-30 Liekki Oy Flame spraying method and apparatus for making multi-component glass
US20020005051A1 (en) * 2000-04-28 2002-01-17 Brown John T. Substantially dry, silica-containing soot, fused silica and optical fiber soot preforms, apparatus, methods and burners for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
FI115134B (en) 2005-03-15
ATE348079T1 (en) 2007-01-15
DE60310420D1 (en) 2007-01-25
EP1539648B1 (en) 2006-12-13
EP1539648A1 (en) 2005-06-15
AU2003238120A1 (en) 2004-01-19
WO2004002907A1 (en) 2004-01-08
CN1301925C (en) 2007-02-28
JP2005531481A (en) 2005-10-20
FI20021269A0 (en) 2002-06-28
FI20021269A (en) 2003-12-29
US20050241341A1 (en) 2005-11-03
CN1665747A (en) 2005-09-07
US7624596B2 (en) 2009-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2791070B1 (en) Method for producing synthetic quartz glass, and quartz glass for use as a cladding material for an optical fibre
DE2715333C3 (en) Process for the production of preforms from which optical fibers can be drawn from gaseous glass starting materials
DE3105295C2 (en)
DE2434717C2 (en) Method of manufacturing a fiber optic light guide
EP0187405B1 (en) Process for producing optical fibres
DE69331300T2 (en) Process for the vapor deposition from a fluoride glass film on a substrate
DE2835326A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING A GLASS BLOCK FOR OPTICAL FIBERS
DE2833051C2 (en) Process for the manufacture of preforms for optical glass fibers
DE69300600T2 (en) Process for doping porous glass preforms.
DE60310420T2 (en) METHOD FOR PRODUCING DOPED OXID MATERIAL
DE3731604A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A MONOMODE LIGHT FIBER
DE2313203B2 (en) METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL WAVE GUIDES FROM GLASS
CH650481A5 (en) METHOD FOR PRODUCING AND DRYING IN A WORKING PROCESS OF A TUBULAR GLASS PREFORM FOR OPTICAL WAVE GUIDES.
DE2239249A1 (en) METHOD FOR MANUFACTURING A SILICON-CONTAINING MATERIAL AND AFTER-MANUFACTURING OPTICAL WAVE GUIDES
DE2524335A1 (en) OPTICAL WAVE CONDUCTORS
DE2804467A1 (en) OPTICAL FIBER AND METHOD FOR MANUFACTURING OPTICAL FIBER
DE69933384T2 (en) METHOD FOR PRODUCING PARTICLES FROM MULTICOMPONENT GLASS
DE2925309A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A PRE-SHAPE FOR FORMING AN OPTICAL FIBER
DE2746418C3 (en)
DE2364803C3 (en) Process for the production of a fused oxide glass with at least one of the oxides P ↓ 2 ↓ O ↓ 5 ↓, GeO ↓ 2 ↓, TeO ↓ 2 ↓, Sb ↓ 2 ↓ O ↓ 3 ↓ by flame hydrolysis
DE2721198A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING PREFORMINGS FOR DRAWING FIBER OPTIC FIBERS
DE69921080T2 (en) A method of producing an optical fiber preform and methods of making optical fibers
DE102008063299B4 (en) Method for producing a compact synthetic quartz glass, a muffle furnace for carrying out the method, and the quartz glass thus obtained
EP0209945B1 (en) Method for making optical fibres
DE2843276C2 (en) Method for manufacturing an optical waveguide

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition